CN109824175A - 一种有机废水超声及水力空化联合处理装置 - Google Patents

Abstract

一种有机废水超声及水力空化联合处理装置，包括转子和定子；定子内部形成空化腔，定子上分布有超声波换能器，各超声波换能器均与超声波发生器连接，定子上设置有进水口和出水口；转子安装在定子中，转子一端伸出定子，该伸出端与传动装置连接，转子上设置有空化盘，空化盘处于定子的空化腔中，空化盘上分布有盲孔。本发明采用了超声波空化和水力空化的共同作用，对有机废水进行处理，不使用化学试剂，因此不会造成二次污染；水力空化为旋转式，通过转子的旋转以及盲孔能够产生更多的空化泡，氧化作用更加明显，整合了水力空化结构简单以及超声波空化溃灭强度高的优点，机械结构简单，对有机废水的降解效率高，效率高。

Description

一种有机废水超声及水力空化联合处理装置

技术领域

本发明涉及一种用于对有机废水进行处理的装置，属于有机废水处理技术领域。

背景技术

随着工业的不断发展，工业废水中的越来越多的有机污染物难以降解，经过传统的生化工艺处理后，一些难以降解的有机污染物仍然存在于处理后的污水中，因此需要对污水进行更深一步的处理。随着科学技术的不断发展，高级氧化技术应运而生。高级氧化技术通过一定的方法产生大量的活性极强的自由基，这种自由基有极强的氧化性。空化现象就是其中的一类，空化现象包括水力空化、声空化、光空化以及粒子空化。

空化现象有三种效应，包括机械效应、热效应和化学效应。空化泡溃灭形成强大冲击波和高速微射流，这是其机械效应；虽然溃灭时间极短，但空化泡溃灭时周围微小空间会形成局部热点，局部高温对泡内气体和泡外气体产生一定影响，这是其热效应；由于空化泡溃灭形成的高温高压环境，因此产生了高分子分解、化学键断裂以及自由基生成，使得水分子直接裂解为·H和·OH自由基，这是其化学效应。通过对空化现象中三种效应的利用，达到对污水中有机污染物处理的目的，如中国专利文献CN109019752A公开的一种利用激光空化处理有机废水的装置和方法，利用激光空化对有机废水进行处理，降解有机废水中难分解有机物，提高水质合格率，过程中不需要添加化学试剂，无二次污染。

水力空化的空化泡的密度比较高，结构简单，易于实现在工业中的应用，但是水力空化过程中空化泡溃灭的强度低于声空化。对于超声波空化来说，其可放大性差，只能在有超声波的周围产生。

中国专利文献CN102010052A公开的《一种利用超声-水力协同空化制备低聚壳聚糖的方法》中记载的超声-水力空化器，是由超声换能器和水力空化装置构成，所述超声换能器延伸入水力空化装置产生超声波。而其水力空化装置采用现有的孔板结构或文丘里管，空化效果有待进一步提高。

因此，亟需一种对于有机废水处理效果好、效率高的方面的装置。

发明内容

本发明针对现有水力空化技术在有机废水处理方面存在的不足，提供一种效果好、效率高，无二次污染的一种有机废水超声及水力空化联合处理装置。

本发明的一种有机废水超声及水力空化联合处理装置，采用以下技术方案：

该装置，包括转子和定子；定子内部形成空化腔，定子上分布有超声波换能器，各超声波换能器均与超声波发生器连接，定子上设置有进水口和出水口；转子安装在定子中，转子一端伸出定子，该伸出端与传动装置连接，转子上设置有空化盘，空化盘处于定子的空化腔中，空化盘上分布有盲孔。

所述定子的直径为400mm，定子的厚度为70mm。

所述定子上超声波换能器呈放射状排列。

所述超声波发生器的功率为400～500W。

所述转子上盲孔的直径为30mm，深度为30mm。

所述转子上的盲孔呈放射状排列。

所述定子空化腔的内壁与转子上空化盘之间的间隙为4mm～6mm。

所述转子的转速为2800r/min～3600r/min。

所述进水口和出水口对角设置，以防止短流现象。

上述装置通过定子上分布的超声波换能器，诱导超声波空化的发生，通过转子的高速转动对水的剪切作用及其上设置的盲孔，产生水力空化现象。空化产生机理为剪切空化和超声波空化，有机废水进入定子的空化腔中，通过转子的机械旋转以及超声波的作用产生空化泡，通过空化泡从产生到溃灭过程中释放的能量，产生高压高温。在高温高压条件下污水中的水分子和溶解的氧分子的原子之间的化学键会断裂，并形成具有强氧化性的羟自由基，产生的大量高活性羟自由基·OH能够氧化废水中的化学物质，极高温高压会使分子中的化学键断裂从而达到降解大分子有机物的目的，达到对有机废水的降解作用，且不会产生污染。

采用上述装置对有机废水处理的系统，除了包括本发明的上述有机废水处理装置以外，还包括格栅渠、调节池、中和池、初沉池和二沉池；格栅渠、调节池、中和池、初沉池，有机废水处理装置和二沉池依次连接。

本发明采用了超声波空化和水力空化的共同作用，对有机废水进行处理，不使用化学试剂，因此不会造成二次污染。水力空化为旋转式，通过转子的旋转以及盲孔能够产生更多的空化泡，氧化作用更加明显，整合了水力空化结构简单以及超声波空化溃灭强度高的优点，机械结构简单，对有机废水的降解效率高，效率高。

附图说明

图1是本发明有机废水超声及水力空化联合处理装置的结构示意图。

图2是本发明中定子端面超声波换能器放置孔的分布示意图。

图3是本发明中转子端面盲孔的分布示意图。

图4是采用本发明的有机废水处理系统的结构原理图。

图中：1.轴承端盖，2.角接触球轴承，3.支撑盖，4.机械密封,5.超声波换能器，6.定子，7.转子，8.密封垫圈，9.端盖，10.超声波发生器，11.角接触球轴承，12.联轴器左部，13.联轴器右部，14.增速器，15.电机，16.轴承端盖，17.支撑盖，18.机械密封，19.空化盘，20.盲孔，21.进水口，22.超声波换能器放置孔，23.出水口，24.进水管，25.格栅渠，26.调节池，27.中和池，28.初沉池，29.本发明有机废水处理装置，30.二沉池，31.出水管。

具体实施方式

本发明的超声及水力空化联合作用的有机废水处理装置，如图1所示，包括定子6和转子7。定子6内部为空化腔。为便于加工，至少定子6的一端设置通过螺钉连接的端盖9，连接处设置有密封垫圈8。

定子6的两端分别通过螺钉连接支撑盖3和支撑盖17，支撑盖3和支撑盖17内分别设有角接触球轴承2和角接触球轴承11，角接触球轴承2和角接触球轴承11分别通过固定在支撑盖3和支撑盖17上的轴承端盖1和轴承端盖16实现轴向定位。定子6的直径(最外侧)为400mm，定子6的宽度为70mm。

转子7的两端设置有同轴一体的转轴，转子7两端的转轴分别通过角接触球轴承2和角接触球轴承11安装在定子6之中。转子7一端伸出端盖9，该伸出端通过联轴器与增速器14连接，增速器14与电动机15连接，伸出端与联轴器左部12连接，联轴器右部13与增速器14连接。电动机15通过增速器14带动转子7转动，通过增速器14达到可以产生空化泡的转速，转子7的转速为2800r/min～3600r/min。这些参数是根据有机废水的特点经过大量实验获得的，达到了处理效率、效果和成本的最佳匹配。转子7与定子6的两端外侧之间分别设置有机械密封4和机械密封18(处于轴承支撑盖3和轴承支撑盖17内)，可以将水隔离开。

如图2所示，定子6的上端设置有进水口21，下端设置有出水口23，进水方式为切向进水。进水口21和出水口23对角设置，以防止短流现象。定子6的左右两端设置有超声波换能器放置孔22，超声波换能器放置孔22内设置有超声波换能器5(参见图1)，并密封。超声波换能器5呈放射状方式排列。各个超声波换能器5均与超声波发生器10连接，超声波发生器的功率为400～500W。

转子7上设置有空化盘19，空化盘19处于定子6的空化腔内，空化盘19外围与定子6内壁之间的间隙为4mm～6mm。空化盘19的外壁上分布有盲孔20，如图3所示，盲孔20排列方式呈放射状，盲孔20的直径为30mm，深度为30mm，通过转子7的转动对水的剪切作用达到可以产生空化泡的作用，同时定子6上设置的超声波换能器5，通过超声波达到可以产生空化泡的作用，实现对有机废水的处理。

废水由定子6上端的进水口21切向进入空化腔内，启动超声波发生器10，通过定子上分布的超声波换能器诱导超声波空化的发生，转子7高速转动对水体剪切，产生水力空化现象。剪切空化和超声波空化产生空化泡，通过空化泡从产生到溃灭过程中释放高压高温。在高温高压条件下产生的大量高活性羟自由基·OH，氧化废水中的化学物质，高温高压会使分子中的化学键断裂从而达到降解大分子有机物的目的，达到对有机废水的降解作用，且不会产生污染。空化处理后的废水由定子6下端的出水口23排出。

图4给出了采用本发明上述装置对有机废水处理的系统，除了包括本发明的上述有机废水处理装置29以外，还包括格栅渠25、调节池26、中和池27、初沉池28和二沉池30。格栅渠25、调节池26、中和池27、初沉池28，有机废水处理装置29和二沉池30依次连接。

上述系统，采用三级处理，提高对废水的处理效果。具体过程如下所述：

1.有机废水由进水管24自流进入格栅渠25，除去大颗粒固体物质并调节水量水质；

2.然后自流进入调节池26，均衡水质和水量；

3.由水泵提升至中和池27，对废水进行pH调节；

4.调节pH后的废水进入初沉池28去除悬浮物，并进行物化反应；

5.由水泵提升置有机废水处理装置29中，对废水中的各类有机物进行处理；

6.然后转入二沉池30中进行沉降；

7.监测二沉池30中上清液是否符合相关标准，若不达标则通过管道压入机废水处理装置29中再次进行处理，直至达到标准，由出水管31排放。

本发明提出的有机废水的处理装置，通过将水力空化与声空化结合使用，扩大其空化效果，将水力空化结构简单的优点和超声波空化的空化强度高的优点结合起来，提高其氧化强度，从而提高对污水中有机污染物的降解作用。

Claims (10)

1.一种有机废水超声及水力空化联合处理装置，包括转子和定子；其特征是：定子内部形成空化腔，定子上分布有超声波换能器，各超声波换能器均与超声波发生器连接，定子上设置有进水口和出水口；转子安装在定子中，转子一端伸出定子，该伸出端与传动装置连接，转子上设置有空化盘，空化盘处于定子的空化腔中，空化盘上分布有盲孔。

2.根据权利要求1所述的有机废水超声及水力空化联合处理装置，其特征是：所述定子的直径为400mm，定子的厚度为70mm。

3.根据权利要求1所述的有机废水超声及水力空化联合处理装置，其特征是：所述定子上超声波换能器呈放射状排列。

4.根据权利要求1所述的有机废水超声及水力空化联合处理装置，其特征是：所述超声波发生器的功率为400～500W。

5.根据权利要求1所述的有机废水超声及水力空化联合处理装置，其特征是：所述转子上盲孔的直径为30mm，深度为30mm。

6.根据权利要求1所述的有机废水超声及水力空化联合处理装置，其特征是：所述转子上的盲孔呈放射状排列。

7.根据权利要求1所述的有机废水超声及水力空化联合处理装置，其特征是：所述定子空化腔的内壁与转子上空化盘之间的间隙为4mm～6mm。

8.根据权利要求1所述的有机废水超声及水力空化联合处理装置，其特征是：所述转子的转速为2800r/min～3600r/min。

9.根据权利要求1所述的有机废水超声及水力空化联合处理装置，其特征是：所述进水口和出水口对角设置。

10.一种有机废水处理系统，包括权利要求1-8所述的有机废水处理装置，还包括格栅渠、调节池、中和池、初沉池和二沉池；格栅渠、调节池、中和池、初沉池，有机废水处理装置和二沉池依次连接。